KR100777838B1 - 토양 복원공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유류 등으로 오염된 토양을 선택적으로 복원하기 위해 오염지역을 비 오염지역으로부터 격리시키는 방수층을 형성한 뒤 오염지역으로 물, 계면활성제 및 촉매제를 투입하여 오염물을 분해시키고 이를 처리탱크로 회수시킴으로써, 복원과정에서 주변 토양 및 지하수 오염을 막을 수 있으며, 오염된 토양층만 선택적으로 복원하므로 복원효율이 향상되며, 복원후에도 방수층은 계속 존재하는 것이므로 유류저장시설로부터 재차 오염물질이 유출되더라도 방수층에 의해 주변토양을 오염시키지 않는 토양 복원공법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 유류 등으로 오염된 지하 토양의 사방을 주변 비오염 토양으로부터 격리시키는 수직방수층을 형성하고, 상기 수직방수층의 하단과 연결되어 유류 등으로 오염된 지하 토양의 하부를 주변 비오염 토양으로부터 격리시키는 수평방수층을 형성하며, 상기 수직 및 수평방수층 내부의 오염 토양으로 다수개의 주입관 및 회수관을 박고, 상기 주입관들에는 물탱크 및 공기탱크의 물과 공기를 주입하여 오염 토양의 유동성을 좋게 한 뒤 계면활성제탱크의 계면활성제 및 촉매제탱크의 촉매제를 선택적으로 투입하여 오염물이 분해되도록 하고, 상기 회수관을 처리탱크와 연결시켜 상기 분해된 오염물이 수거되도록 한 특징이 있다.

와이어 커터, 수직방수층, 수평방수층, 시트파일

Description

토양 복원공법{Soil restoration an engineering method}

도 1은 본 발명 한 실시예의 수직절단홈 형성과정을 나타낸 단면도

도 2는 본 발명 한 실시예의 수평절단홈 형성과정을 나타낸 단면도

도 3은 본 발명 한 실시예의 토양 복원공법의 개념도

도 4는 본 발명 한 실시예의 토양 복원공법을 나타낸 블록도

도 5는 본 발명 다른 실시예의 토양 복원공법을 나타낸 사시도

도 6은 본 발명 또 다른 실시예의 토양 복원공법의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 헤드 11 : 와이어 커터

20 : 수직절단홈 21 : 수평절단홈

30 : 수직방수층 31 : 수평방수층

40 : 주입관 50 : 회수관

60 : 계면활성제탱크 61 : 물탱크

62 : 공기탱크 63 : 촉매제탱크

70 : 처리탱크

본 발명은 유류 등으로 오염된 토양을 복원하는 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오염지역을 선택적으로 복원하기 위해 오염지역을 비오염지역으로부터 격리시키는 방수층을 형성한 뒤 오염지역으로 물, 계면활성제 및 촉매제를 투입하여 오염물을 분해시키고 이를 처리탱크로 회수시킴으로써, 복원과정에서 주변 토양 및 지하수의 2차 오염을 막을 수 있으며, 오염된 토양층만 선택적으로 복원하므로 복원효율이 향상되는 토양 복원공법에 관한 것이다.

일반적으로 유류 등으로 오염된 토양을 복원하는 기술로 증기추출공법(soil vapor extraction, SVE)을 들 수 있다. 이 기술은 오염된 불포화토양층에 블로워 등에 의해서 공기를 주입하고 동시에 추출하여 토양내의 압력구배를 향상시켜서 오염물질의 여러 분리기작과 이동을 유도하여 제거하는 기술로 토양 내부에 물과 계면활성제를 투입하여 오염물을 분해하고 이를 추출하여 제거하는 기술이다.

그러나 종래의 증기추출공법은 오염지역 내에 다수개의 주입관과 회수관을 삽입하고 물과 계면활성제를 투입하는 공법이므로 복원과정에서 분해된 오염물이 비 오염지역으로 번져 주변 토양을 2차 오염시키는 문제가 있으므로 복원과정에서 세밀한 주의가 필요하고, 복원 후에도 오염지역 내에 잔류중인 오염 분해물질이 주변 토양으로 스며들기 때문에 완벽한 복원을 기대하기 어려운 단점이 있었다.

그리고 복원된 토양은 복원과정에서 공기를 주입하므로 다공성화 되는데, 유류저장시설에서 재차 오염물질이 토양으로 유출될 경우 복원된 토양으로 신속하게 스며들어 주변 토양을 오염시키는 등의 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 유류 등으로 오염된 토양을 선택적으로 복원하기 위해 오염지역을 비 오염지역으로부터 격리시키는 방수층을 형성한 뒤 오염지역으로 물, 계면활성제 및 촉매제를 투입하여 오염물을 분해시키고 이를 처리탱크로 회수시킴으로써, 복원과정에서 주변 토양 및 지하수 오염을 막을 수 있으며, 오염된 토양층만 선택적으로 복원하므로 복원효율이 향상되며, 복원 후에도 방수층은 계속 존재하는 것이므로 유류저장시설로부터 재차 오염물질이 유출되더라도 방수층에 의해 주변토양을 오염시키지 않는 토양 복원공법을 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 오염 토양을 걷어내고 구덩이에 방수시트를 깐 뒤 다시 오염 토양을 채워 다짐하고, 이후 오염 토양으로 계면활성제와 촉매제를 투입하여 오염물이 분해되도록 한 뒤 이를 회수하여 오염 토양이 복원되도록 함으로써, 비 오염 토양이 격리된 상태로 오염 토양을 신속하고 편리하게 복원할 수 있는 토양 복원공법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유류 등으로 오염된 지하 토양의 사방을 주변 비오염 토양으로부터 격리시키는 수직방수층을 형성하고, 상기 수직방수층의 하단과 연결되어 유류 등으로 오염된 지하 토양의 하부를 주변 비오염 토양으로부터 격리시키는 수평방수층을 형성하며, 상기 수직 및 수평방수층 내부의 오염 토양으로 다수개의 주입관 및 회수관을 박고, 상기 주입관들에는 물탱크 및 공기탱 크의 물과 공기를 주입하여 오염 토양의 유동성을 좋게 한 뒤 계면활성제탱크의 계면활성제 및 촉매제탱크의 촉매제를 선택적으로 투입하여 오염물이 분해되도록 하고, 상기 회수관을 처리탱크와 연결시켜 상기 분해된 오염물이 수거되도록 한 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 수직절단홈 형성과정을 나타낸 단면도 이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 수평절단홈 형성과정을 나타낸 단면도 이며, 도 3은 본 발명 한 실시예의 토양 복원공법의 개념도 이다. 본 발명은 오염된 토양을 복원할 때 주변 토양으로부터 오염된 토양을 격리시키는 것이 핵심이며, 이를 위하여 본 발명은 오염된 토양을 사방으로 수직 절단하고 밑면을 수평으로 절단한 뒤 주변 토양과 격리되도록 방수층을 형성한 것이다.

본 발명 한 실시예는 이를 실현하기 위하여 와이어 커팅기를 사용한다. 와이어 커팅기는 고속으로 회전되는 와이어 커터로 대상물을 절단하는 것으로서 특히 절단 폭이 작아 부하가 적게 걸리므로 단단한 콘크리트 및 지층을 절단하는데 효과적이다.

본 발명 한 실시예는 와이어 커팅기의 헤드(10)를 지면과 수평으로 놓고 와이어 커터(11)를 고속 회전시키면서 헤드(10)로부터 밀어내면 와이어 커터(11)의 선단이 원심력에 의해 회전반경이 커지는 쪽으로 펼쳐지면서 고속회전 됨과 동시에 지면을 수직으로 절단하여 지면에 수직절단홈(20)을 만든다. 상기 와이어 커터(11) 는 이동이 가능하며, 상기 와이어 커터(11)는 회전과 동시에 길이를 늘려 회전반경이 커지도록 할 수 있으므로 수직절단홈(20)의 절단 깊이는 오염지역이 포함되도록 조절할 수 있다.

그리고 오염지역의 지면에 별도의 천공기를 이용하여 소요깊이까지 수직구멍(22)을 다수개 천공한 뒤 와이어 커팅기를 수직으로 세워 상기 수직구멍(22)으로 헤드(10)를 끼워 넣는다.

그리고 와이어 커터(11)를 고속으로 회전시키면서 그 회전반경을 늘려 주면 수평절단홈(21)이 오염지역의 땅속에 만들어진다. 이때 상기 수평절단홈(21)은 상기 수직절단홈(20)의 끝단과 만나 연통되도록 하는 것이 좋다.

이후 오염지역의 수직절단홈(20)과 수직절단홈(20) 내부로 물과 우레탄 방수액 또는 발포 우레탄을 투입하여 수직방수층(30) 및 수평방수층(31)이 형성되도록 하고, 이들 방수층(30)(31)에 의해 오염지역의 토양이 주변의 비 오염지역 토양으로부터 격리되도록 한다.

위의 과정이 완료되면 오염지역의 토양에 다수개의 주입관(40) 및 회수관(50)을 박고 상기 주입관(40)들은 계면활성제탱크(60), 물탱크(61), 공기탱크(62) 및 촉매제탱크(63)와 연결시킨다. 그리고 상기 회수관(50)은 회수펌프(71) 및 처리탱크(70)와 연결시켜 토양 복원을 준비한다.

상기 탱크(60)(61)(62)(63)들은 제1,2,3 및 제4전자밸브(64)(65)(66)(67)와 연결되어 필요에 따라 상기 주입관(40)으로 물, 공기, 계면활성제 및 촉매제가 투입되도록 한다.

본 발명의 복원과정은 다음과 같다.

먼저 오염 지역의 토양을 수직방수층(30) 및 수평방수층(31)으로 격리시킨 뒤 제2,3전자밸브(65)(66)를 개방시켜 물탱크(61) 및 공기탱크(62)의 물과 공기가 오염 지역의 토양 내부로 공급되도록 한다.

물과 공기에 의해 오염지역의 토양에 유동성이 풍부해지면 이후 제1전자밸브(64)를 개방시켜 계면활성제탱크(60)의 계면활성제를 오염지역의 유동성 토양으로 투입하여 오염지역의 유류성분과 결합 분해되도록 하고, 필요에 따라 제4전자밸브(67)를 개방시켜 촉매제탱크(63)의 촉매제가 추가로 투입되도록 하여 오염물이 분해되도록 한다.

오염지역의 토양이 계면활성제 및 과산화수소수 같은 촉매제에 의해 분해되면 이후 회수펌프(71)를 가동시켜 분해된 유류성분을 회수관(50)으로 빨아들여 처리탱크(70)로 포집하고 이를 제거하면 오염지역의 토양복원공법이 완료된다.

본 발명 한 실시예는 토양 복원과정에서 수직방수층(30) 및 수평방수층(31)에 의해 분해된 오염물이 주변 비 오염토양으로 번지지 않으므로 토양 복원의 신뢰성이 향상된다. 그리고 물과 공기를 주입하여 오염 토양의 유동성을 높이는 과정에서 이들 물과 기름이 방수층(30)(31)에 의해 다른 주변 토양으로 번져나가지 않으므로 오염지역의 토양 유동성을 신속하게 높일 수 있으며, 분해된 오염물질의 회수 또한 빨라지므로 공사기간을 단축시킬 수 있다.

도 5는 본 발명 다른 실시예의 토양 복원공법을 나타낸 사시도로써, 수직방수층(30)을 형성할 때 와이어 커팅 방식을 사용하지 않고 시트파일 방식을 사용한 것을 제외하곤 본 발명 한 실시예의 토양 복원공법과 동일하다.

시트파일(80)은 일정 폭을 갖는 판상의 시트 양단으로 요부(81) 및 철부(82)가 형성된 것으로서, 이들 시트파일(80)을 오염지역의 땅속에 박으면서 요,철부(81)(82)를 이용하여 연속으로 연결하면 오염지역을 비 오염지역으로부터 분리시킬 수 있는 수직방수층(30)이 형성된다.

그리고 오염지역 내부로 다수개의 수직구멍(22)을 천공한 뒤 각각의 수직구멍(22)들로 헤드(10)를 삽입하고 와이어 커터(11)로 수평절단홈(21)을 만든 뒤 우레탄 방수액을 투입하여 수평방수층(31)을 형성하면 오염지역을 비 오염지역으로부터 격리시킬 수 있으므로 오염지역만 선택적으로 복원시킬 수 있다.

도 6은 본 발명 또 다른 실시예의 토양 복원공법의 단면도로써, 오염된 토양(100)을 포크레인 등으로 퍼내어 땅속에 구덩이(101)가 형성되도록 한 뒤 구덩이(101)를 내구성이 좋은 합성수지재 방수시트(90)로 포장하여 비 오염지역이 격리되도록 한다.

상기 방수시트(90)는 내화학성이 좋고 쉽게 굽힘변형되어 구덩이(101)의 빈 공간을 전부 매울 수 있는 재질로 하는 것이 좋으며, 그리고 구덩이(101) 내부에 퍼낸 오염 토양(100)을 다시 채워서 다짐한 뒤 본 발명 한 실시예와 같은 방법으로 복원한다. 즉 주입관(40) 및 회수관(50)을 다짐된 오염 토양에 삽입하고 내부로 물과 공기를 주입하여 유동성을 갖게 한 뒤 계면활성제 및 촉매제를 투입하여 오염 토양(100)을 복원한다.

위에서 오염 토양(100)을 구덩이(101)에 채워 넣을때 계면활성제와 촉매제를 미리 섞어 투입하면 복원효율을 높일 수 있다.

본 발명 또 다른 실시예에 따르면 오염 토양(100)을 전부 걷어낸 뒤 땅속구덩이(101)에 방수시트(90)를 깔아주는 간단한 방법에 의해 오염 토양과 비 오염 토양을 완전 격리시킬 수 있으며, 오염 토양을 파내는 것은 큰 기술을 요하는 것이 아니므로 공사비 및 공사기간을 획기적으로 단축할 수 있다.

그리고 방수시트(90)는 일정한 폭을 갖는 것이므로 구덩이(101)의 크기에 따라 여러개의 방수시트(90)를 접착재 또는 열로써 이어 붙인 접착부(91)를 통하여 하나의 큰 시트가 형성되는 것이며, 이들 방수시트(90)의 경계면들이 접착부(91)로 인하여 벌어지지 않는 것이므로 오염 토양(100)을 복원하는 과정에서 오염물의 누유를 막을 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 오염된 토양의 주변으로 방수층을 형성하여 주변의 비 오염토양과 격리시킴으로써, 오염지역의 토양으로 물과 공기를 투입하여 오염지역 토양의 유동성을 높이는 과정에서 물과 공기가 다른 지역으로 번져나가지 않으므로 토양의 유동성을 빠르게 할 수 있다.

오염지역의 토양이 신속하게 유동화 되므로 오염물을 분해하는 계면활성제 및 촉매제의 투입을 보다 신속하게 할 수 있으며, 분해과정에서 오염물이 주변 토양으로 흘러들지 않고 방수층에서 격리되므로 이들 분해된 오염물을 신속하게 회수시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

방수층은 한번 형성되면 외력을 가하지 않는 한 그 형태를 유지하는 것이므 로 복원지역이 재차 오염되더라도 상기 방수층에 의해 주변 토양으로 번져나가지 않고 격리되므로 지하수를 오염시키지 않는 등의 효과가 있다.

그리고 오염 지역의 토양 전부를 걷어 낸 뒤 구덩이를 방수시트로 포장하고 그 속에 오염 토양을 담으면 오염 토양과 비 오염 토양이 격리되므로 방수층을 좀더 쉽고 빠르게 형성할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 유류 등으로 오염된 지하 토양의 사방을 주변 비 오염 토양으로부터 격리시키는 수직방수층을 형성하고,

   상기 수직방수층의 하단과 연결되어 유류 등으로 오염된 지하 토양의 하부를 주변 비 오염 토양으로부터 격리시키는 수평방수층을 형성하며,

   상기 수직 및 수평방수층 내부의 오염 토양으로 다수개의 주입관 및 회수관을 박고,

   상기 주입관 들에는 물탱크 및 공기탱크의 물과 공기를 주입하여 오염 토양의 유동성을 좋게 한 뒤 계면활성제탱크의 계면활성제 및 촉매제탱크의 촉매제를 선택적으로 투입하여 오염물이 분해되도록 하고,

   상기 회수관을 처리탱크와 연결시켜 상기 분해된 오염물이 수거되도록 한 것을 특징으로 하는 토양 복원공법.
2. 제 1 항에 있어서,

   와이어 커터의 해드를 수평으로 지면에 놓고 와이어 커터를 고속으로 회전시키면서 반경을 늘려 오염지역의 토양이 얇은 폭으로 수직 절단되도록 하고, 상기 수직절단홈에 물과 우레탄 방수액을 부어 상기 수직방수층이 형성되도록 하며,

   오염지역의 토양을 수직으로 천공하고 그 곳에 와이어 커터의 해드를 넣고 와이어 커터를 고속으로 회전시키면서 반경을 늘려 오염지역의 토양이 얇은 폭으로 수평 절단되도록 하고, 상기 수평절단홈에 물과 우레탄 방수액을 부어 상기 수평방수층이 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 토양 복원공법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 계면활성제탱크 및 촉매제탱크는 제1 및 제4전자밸브를 통하여 상기 주입관 들에 연결되고,

   상기 물탱크 및 공기탱크는 제2 및 제3전자밸브를 통하여 상기 주입관 들에 연결되어, 상기 주입관 들에 공급되는 물과 공기 및 계면활성제와 촉매제가 상기 전자밸브들의 개폐로 이뤄짐을 특징으로 하는 토양 복원공법.
4. 제 1 항에 있어서,

   양측으로 요부 및 철부가 각각 형성된 다수개의 시트파일들을 오염지역의 토양에 사방으로 박아 고정시키되 이들 시트파일들의 요부 및 철부들이 연속으로 연결되어 오염지역이 격리된 수직방수층이 형성되도록 하고,

   오염지역의 토양을 수직으로 천공하고 그 곳에 와이어 커터의 해드를 넣고 와이어 커터를 고속으로 회전시키면서 반경을 늘려 오염지역의 토양이 얇은 폭으로 수평 절단되도록 하고, 상기 수평절단홈에 물과 우레탄 방수액을 부어 상기 수평방수층이 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 토양 복원공법.
5. 유류 등으로 오염된 토양을 파내어 구덩이를 만들고,

   상기 구덩이를 내구성, 내화학성 및 유연성을 갖는 다수개의 방수시트로 감싸되 상기 구덩이의 크기에 따라 상기 방수시트들을 접착재 또는 열로써 연결하여 오염물의 누유가 방지되도록 한 뒤, 상기 걷어낸 오염 토양을 상기 구덩이에 채워 다짐하고, 오염 토양으로 다수개의 주입관 및 회수관을 박으며,

   상기 주입관 들에는 물탱크 및 공기탱크의 물과 공기를 주입하여 오염 토양의 유동성을 좋게 한 뒤 계면활성제탱크의 계면활성제 및 촉매제탱크의 촉매제를 선택적으로 투입하여 오염물이 분해되도록 하고,

   상기 회수관을 처리탱크와 연결시켜 상기 분해된 오염물이 수거되도록 한 것을 특징으로 하는 토양 복원공법.

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